常用塑料成型模具拋光方法淺析

劉曉飛

【摘 要】塑料制品在工業，農業，國防以及其他行業都得到了廣泛的的使用，有一些行業對塑料模具的表面有非常嚴格的要求，那么就需要模具在生產時進行拋光處理。

【關鍵詞】機械拋光；化學拋光；電解拋光；超聲波拋光

塑料成型工業自1872年開始到現在已度過仿制、擴展和變革的時期。塑料最初品種不多、對它們的本質理解不足，在塑料制品生產技術上，只能從塑料與某些材料如橡膠、木材、金屬和陶瓷等制品的生產有若干相似之處而進行仿制。此后在本世紀的20年代，塑料品種漸多，在生產技術和方法上都有顯著的改進。50年代以來，由于各項尖端科學技術以及工業、農業等發展的需要，對制品數量、結構、尺寸和準確程度上也提出了更高的要求。通過對新型塑料和制品生產上進行創新變革。至今，塑料制品的數量和應用種類都有了顯著的增長，如日化用品和飲料包裝容器等，外觀的需要往往要求塑料模具型腔的表面達到鏡面拋光的程度。而生產光學鏡片、鐳射唱片等模具對表面粗糙度要求極高，因而對拋光性的要求也極高。在塑料模具加工中所說的拋光與其他行業中所要求的表面拋光有很大的不同，嚴格來說，模具的拋光應該稱為鏡面加工。拋光不僅增加工件的美觀，而且能夠改善材料表面的耐腐蝕性、耐磨性，還可以使模具擁有其它優點，如使塑料制品易于脫模，減少生產注塑周期等。因而拋光在塑料模具制作過程中是很重要的一道工序。

拋光在模具制作過程中是很重要的一道工序，隨著塑料制品的日益廣泛應用，對塑料制品的外觀品質要求也越來越高，所以塑料模具型腔的表面拋光質量也要相應提高，特別是鏡面和高光高亮表面的模具對模具表面粗糙度要求更高，因而對拋光的要求也更高。拋光不僅增加工件的美觀，而且能夠改善材料表面的耐腐蝕性、耐磨性，還可以方便于后續的注塑加工，如使塑料制品易于脫模，減少生產注塑周期等。

模具拋光是靠切削、材料表面塑性變形去掉被拋光后的凸部而得到平滑面的拋光方法，一般使用油石條、羊毛輪、砂紙等，以手工操作為主，特殊零件如回轉體表面，可使用轉臺等輔助工具，表面質量要求高的可采用超精研拋的方法。超精研拋是采用特制的磨具，在含有磨料的研拋液中，緊壓在工件被加工表面上，作高速旋轉運動。利用該技術可以達到Ra0.008μm的表面粗糙度，是各種拋光方法中最高的，光學鏡片模具常采用這種方法。

目前常用的拋光方法有以下幾種：

1.機械拋光

機械拋光是靠切削、材料表面塑性變形去掉被拋光后的凸部而得到平滑面的拋光方法，一般使用油石條、羊毛輪、砂紙等，以手工操作為主，特殊零件如回轉體表面，可使用轉臺等輔助工具，表面質量要求高的可采用超精研拋的方法。超精研拋是采用特制的磨具，在含有磨料的研拋液中，緊壓在工件被加工表面上，作高速旋轉運動。利用該技術可以達到Ra0.008μm的表面粗糙度，是各種拋光方法中最高的。光學鏡片模具常采用這種方法。

2.化學拋光

化學拋光是讓材料在化學介質中表面微觀凸出的部分較凹部分優先溶解，從而得到平滑面。這種方法的主要優點是不需復雜設備，可以拋光形狀復雜的工件，可以同時拋光很多工件，效率高?；瘜W拋光的核心問題是拋光液的配制。化學拋光得到的表面粗糙度一般為數10μm。

3.電解拋光

電解拋光基本原理與化學拋光相同，即靠選擇性的溶解材料表面微小凸出部分，使表面光滑。與化學拋光相比，可以消除陰極反應的影響，效果較好。電化學拋光過程分為兩步：

（1）宏觀整平：溶解產物向電解液中擴散，材料表面幾何粗糙下降，Ra>1μm。

（2）微光平整：陽極極化，表面光亮度提高，Ra<1μm。

4.超聲波拋光

將工件放入磨料懸浮液中并一起置于超聲波場中，依靠超聲波的振蕩作用，使磨料在工件表面磨削拋光。超聲波加工宏觀力小，不會引起工件變形，但工裝制作和安裝較困難。超聲波加工可以與化學或電化學方法結合。在溶液腐蝕、電解的基礎上，再施加超聲波振動攪拌溶液，使工件表面溶解產物脫離，表面附近的腐蝕或電解質均勻；超聲波在液體中的空化作用還能夠抑制腐蝕過程，利于表面光亮化。

5.流體拋光

流體拋光是依靠高速流動的液體及其攜帶的磨粒沖刷工件表面達到拋光的目的。常用方法有：磨料噴射加工、液體噴射加工、流體動力研磨等。流體動力研磨是由液壓驅動，使攜帶磨粒的液體介質高速往復流過工件表面。介質主要采用在較低壓力下流過性好的特殊化合物（聚合物狀物質）并摻上磨料制成，磨料可采用碳化硅粉末。

6.磁研磨拋光

磁研磨拋光是利用磁性磨料在磁場作用下形成磨料刷，對工件磨削加工。這種方法加工效率高，質量好，加工條件容易控制，工作條件好。采用合適的磨料，表面粗糙度可以達到Ra0.1μm。

由于機械拋光主要還是靠人工完成，所以拋光技術目前還是影響拋光質量的主要原因。除此之外，還與模具材料、拋光前的表面狀況、熱處理工藝等有關。優質的鋼材是獲得良好拋光質量的前提條件，如果鋼材表面硬度不均或特性上有差異，往往會產生拋光困難。鋼材中的各種夾雜物和氣孔都不利于拋光。

硬度增高使研磨的困難增大，但拋光后的粗糙度減小。由于硬度的增高，要達到較低的粗糙度所需的拋光時間相應增長。同時硬度增高，拋光過度的可能性相應減少。

鋼材在切削機械加工的破碎過程中，表層會因熱量、內應力或其他因素而損壞，切削參數不當會影響拋光效果。電火花加工后的表面比普通機械加工或熱處理后的表面更難研磨，因此電火花加工結束前應采用精規準電火花修整，否則表面會形成硬化薄層。如果電火花精修規準選擇不當，熱影響層的深度最大可達0.4mm。硬化薄層的硬度比基體硬度高，必須去除。因此最好增加一道粗磨加工，徹底清除損壞表面層，構成一片平均粗糙的金屬面，為拋光加工提供一個良好基礎。

模具的拋光（鏡面加工）在模具的制造中起著越來越重要的作用。拋光的方法有很多種，但精密模具的拋光還是以機械拋光為主。要想獲得高質量的拋光效果，必須要備有高質量的拋光工具，選擇正確的拋光程序。同時還必須要注意工件的材質、形狀、硬度以及表面質量。

【參考文獻】

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